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公開番号2025084974
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-03
出願番号2025034420,2021563436
出願日2025-03-05,2020-11-27
発明の名称二次電池
出願人株式会社半導体エネルギー研究所
代理人
主分類H01M 4/13 20100101AFI20250527BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】充放電を繰り返しても正極活物質と固体電解質との界面、正極活物質と正極集電体との界面等で副反応が生じにくい二次電池を提供する。
【解決手段】本発明の一態様では、集電体の酸化など変質を防ぐためバッファ層または保護層を集電体表面または集電体層と活物質層との間に設ける。バッファ層または保護層としては、チタン化合物である酸化チタン、酸素が一部窒素に置換された酸化チタン、窒化チタン、窒素が一部酸素に置換された窒化チタン、または酸化窒化チタン(TiOxNy、0<x<2、0<y<1)等を適用することができる。中でも窒化チタンは導電性が高くかつ酸化を抑制する機能が高いため特に好ましい。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
正極集電体層と、正極活物質層と、固体電解質層と、負極活物質層と、負極集電体層と、が積層された積層体を有し、
前記正極集電体層は、アルミニウムを有し、
前記負極集電体層は、銅を有し、
前記正極集電体層と前記正極活物質層の間、および前記正極集電体層と前記正極活物質層の間に、それぞれバッファ層を有し、
前記バッファ層は、酸化窒化チタン（ＴｉＯ
ｘ
Ｎ
ｙ
、Ｏ＜ｘ＜２、Ｏ＜ｙ＜ｌ）を有する、二次電池。
続きを表示（約 730 文字）【請求項２】
正極集電体層と、正極活物質層と、固体電解質層と、負極活物質層と、負極集電体層と、が積層された積層体を有し、
前記正極集電体層は、アルミニウムを有し、
前記負極集電体層は、銅を有し、
前記正極集電体層と前記正極活物質層の間、および前記正極集電体層と前記正極活物質層の間に、それぞれバッファ層を有し、
前記バッファ層は、窒化チタンを有する、二次電池。
【請求項３】
第１の金属粒子の集合である正極集電体層と、正極活物質層と、固体電解質層と、負極活物質層と、第２の金属粒子の集合である負極集電体層と、が積層された積層体を有し、
前記第１の金属粒子は、アルミニウム粒子であり、
前記第２の金属粒子は、銅粒子であり、
前記第１の金属粒子の表面及び前記第２の金属粒子の表面は、酸化窒化チタン（ＴｉＯ
ｘ
Ｎ
ｙ
、Ｏ＜ｘ＜２、Ｏ＜ｙ＜ｌ）が形成される、二次電池。
【請求項４】
第１の金属粒子の集合である正極集電体層と、正極活物質層と、固体電解質層と、負極活物質層と、第２の金属粒子の集合である負極集電体層と、が積層された積層体を有し、
前記第１の金属粒子は、アルミニウム粒子であり、
前記第２の金属粒子は、銅粒子であり、
前記第１の金属粒子の表面及び前記第２の金属粒子の表面は、窒化チタンが形成される、二次電池。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一項において、
前記正極活物質層は、コバルト酸リチウムと、マグネシウムと、フッ素と、アルミニウムと、を有する、二次電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の一様態は、物、方法、又は、製造方法に関する。または、本発明は、プロセス、マシン、マニュファクチャ、又は、組成物（コンポジション・オブ・マター）に関する。本発明の一態様は、半導体装置、表示装置、発光装置、蓄電装置、照明装置または電子機器、またはそれらの製造方法に関する。特に、二次電池に用いることのできる正極活物質、二次電池、および二次電池を有する電子機器に関する。
続きを表示（約 1,100 文字）【０００２】
なお、本明細書中において、蓄電装置とは、蓄電機能を有する素子及び装置全般を指すものである。例えば、リチウムイオン二次電池などの蓄電池（二次電池ともいう）、リチウムイオンキャパシタ、及び電気二重層キャパシタなどを含む。
【０００３】
また、本明細書中において電子機器とは、蓄電装置を有する装置全般を指し、蓄電装置を有する電気光学装置、蓄電装置を有する情報端末装置などは全て電子機器である。
【背景技術】
【０００４】
近年、リチウムイオン二次電池、リチウムイオンキャパシタ、空気電池、全固体電池等、種々の蓄電装置の開発が盛んに行われている。特に高出力、高容量であるリチウムイオン二次電池は半導体産業の発展と併せて急速にその需要が拡大し、充電可能なエネルギーの供給源として現代の情報化社会に不可欠なものとなっている。
【０００５】
また、リチウムイオン二次電池のなかでもより安全性の高い全固体電池の開発が進められている。
【０００６】
特許文献１には、酸化物系全固体電池を用いる二次電池が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２０１９－１０２２６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
二次電池には、充放電特性、サイクル特性、信頼性、安全性、又はコストといった様々な面で改善の余地が残されている。たとえばサイクル特性については、充放電を繰り返すにつれ正極活物質の結晶構造が崩れ、充放電容量の低下につながっている可能性がある。また正極活物質と固体電解質との界面、正極活物質と正極集電体との界面等で副反応が生じ、これも充放電容量の低下につながっている可能性がある。
【０００９】
そこで本発明の一態様は、充放電を繰り返しても正極活物質と固体電解質との界面、正極活物質と正極集電体との界面等で副反応が生じにくい二次電池を提供することを課題の一とする。または、充放電サイクル特性に優れた二次電池を提供することを課題の一とする。または、充放電容量が大きい二次電池を提供することを課題の一とする。または、充放電サイクルにおける容量の低下が抑制される二次電池を提供することを課題の一とする。または、安全性または信頼性の高い二次電池を提供することを課題の一とする。
【００１０】
または、本発明の一態様は、新規な物質、活物質粒子、蓄電装置、又はそれらの作製方法を提供することを課題の一とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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